一种新能源场站机端动态频率时空相关性分析方法技术

本发明专利技术属于新能源电力系统频率分析的技术领域，公开了一种新能源场站机端动态频率时空相关性分析方法，通过提出新能源场站机端动态频率的数据采集与去噪方法，有效地匹配了动态频率数据采集的快速吞吐与存储需要，使得不同来源的数据保持较高同步率，为时空相关性分析的有效性提供保障；通过提出一种基于多重分形去趋势波动分析的新能源场站机端动态频率的时空相关性分析方法，充分揭示新能源电力系统中频率信息的时空相关性，为新能源电力系统优化调度中的频率典型场景生成问题提供参考。优化调度中的频率典型场景生成问题提供参考。优化调度中的频率典型场景生成问题提供参考。

【技术实现步骤摘要】
一种新能源场站机端动态频率时空相关性分析方法


[0001]本专利技术涉及新能源电力系统频率分析的
，尤其涉及一种新能源场站机端动态频率时空相关性分析方法。

技术介绍

[0002]新能源发电技术是解决当下环境污染问题，推动能源结构转型的重要途径，在“碳达峰，碳中和”重要能源战略目标的推动下，以风力发电为代表的新能源发电技术发展尤为迅速，新能源机组装机容量在我国电力系统中稳步增长。
[0003]但是新能源渗透率的增加使电力系统的频率动态响应特性发生了显著的变化，风电、光伏等新能源场站本身不具备同步惯量和调频能力，大量接入替代同步机组后导致新能源场站机端节点的惯量明显匮乏，抗功率扰动能力下降，频率波动频繁，使得整个系统的频率动态过程复杂化，频率安全问题突出。因此需要建立新能源场站机端动态频率监测的技术，实时捕捉新能源频率变化的动态曲线。
[0004]为了保证新能源电力系统频率安全，在随机日前调度策略中引入频率安全约束是将频率安全与优化调度融合的有效手段。在随机优化中如何生成新能源场站机端频率的典型场景是一个难点。典型场景需要体现新能源频率变化的时空相关性，如何建立描述这种频率信息的时空相关性一直未能很好解决。

技术实现思路

[0005]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0006]鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
[0007]因此，本专利技术解决的技术问题是：现有技术无法有效地匹配动态频率数据采集的快速吞吐与存储需要的问题。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种新能源场站机端动态频率时空相关性分析方法，包括：
[0009]通过分布式数据采集系统获得动态频率数据，并基于时间同步技术对动态频率数据进行状态同步处理；
[0010]基于数据窗口移动的多项式逼近去噪方法对处理后的数据进行去噪处理；
[0011]采用相关系数和最大互信息系数对新能源场站机端动态频率进行空间相关性分析；
[0012]基于多重分形去趋势波动分析方法对新能源场站机端动态频率进行时间相关性分析。
[0013]作为本专利技术所述的新能源场站机端动态频率时空相关性分析方法的一种优选方案，其中：所述分布式数据采集系统，包括：
[0014]经电缆相联的数据采集单元内设采集控制器，实时采集单机组或机群的测量与传感单元获得的数据，分别连接本地监控站和以太网交换机，可从本地监控站和主控计算机接收通道配置与控制指令，同步上传采集数据；上传后的数据经磁盘组存储在时序和备份两组数据库中，可由主控计算机调用开展时空相关性分析或以图表形式打印输出；
[0015]所述动态频率数据，包括：机端频率值、机端频率变化率、发电机组原始地理参考数据、数据采集点信息。
[0016]作为本专利技术所述的新能源场站机端动态频率时空相关性分析方法的一种优选方案，其中：所述时间同步技术，包括建立链路、同步报文和自动校准；
[0017]所述建立链路包括，通信对象识别、同步以太网频率同步和链路参数测量；
[0018]所述同步报文包括，从时钟向主时钟发送测试数据包，记录发出时刻的从时间戳t1；主时钟收到消息后记录主时间戳t2，并向从时钟返回一个带有主时钟时间戳t3的测试数据包，从时钟收到的对应时间戳记录为t4，则传播路径延时表示为：
[0019][0020]其中，t
d
为传播路径延时，t
双
为双向路径的不对称延时
[0021]所述自动校准包括，计算光纤介质不对称系数，实现与光纤长度无关的不对称自动校准，所述光纤介质不对称系数表示为：
[0022][0023]其中，α为光纤介质不对称系数，t
主从
为光纤的主从链路延时，t
从主
为光纤的从主链路延时。
[0024]作为本专利技术所述的新能源场站机端动态频率时空相关性分析方法的一种优选方案，其中：所述去噪处理，包括：
[0025]定义处理前的数据共有2m+1个，通过构建多项式对这组数据进行拟合，所述多项式表示为：
[0026][0027]原数据点与拟合数据点的残差平方和表示为：
[0028][0029]当残差平方和偏导数为0时，通过确定待拟合数据、拟合阶次求得拟合多项式系数，用于求取当前数据窗口内的中心点估计值；
[0030][0031]作为本专利技术所述的新能源场站机端动态频率时空相关性分析方法的一种优选方
案，其中：所述去噪处理，还包括：
[0032]移动数据窗口，重复去噪操作，第i次降噪后的数据表示为：
[0033][0034]其中，y为原始数据，y
*
为去噪后的数据，c
i
为第i次的去噪系数，N为该组原始数据的窗口宽度，j为数据样本中的第j项。
[0035]作为本专利技术所述的新能源场站机端动态频率时空相关性分析方法的一种优选方案，其中：所述相关系数表示为：
[0036][0037]其中，E为数学期望，D为方差，COV(X,Y)为频率序列X与Y的协方差。
[0038]作为本专利技术所述的新能源场站机端动态频率时空相关性分析方法的一种优选方案，其中：所述最大互信息系数表示为：
[0039][0040][0041]其中，p(X,Y)是序列X和Y的联合概率密度分布函数，p(X)和p(Y)分别表示序列X和Y的边缘分布函数，I为互信息系数，mn<N表示在X和Y坐标上划分的网格总数小于N，N一般取样本总量数的0.6次方。
[0042]作为本专利技术所述的新能源场站机端动态频率时空相关性分析方法的一种优选方案，其中：所述多重分形去趋势波动分析方法的步骤，包括：
[0043]A1：预处理，
[0044]设频率序列x(t),(t＝1,
…
,N)，其中N为序列长度，经预处理得到的序列Y(i)表示为：
[0045][0046]其中，μ
x
为频率序列x(t)的平均值；
[0047]A2：序列划分，
[0048]选取时间尺度s，将序列Y(i)划分为长度为s、共计N
s
个不重叠的片段，当序列长度N不是s的整数倍时，对序列从Y(N)向Y(1)的顺序再次划分，得到2N
s
个片段；
[0049]A3：各片段局部去趋势，
[0050]采用m阶多项式拟合片段局部趋势，取多项式拟合的均方根残差值为去除局部趋势的片段波动值，表示为：
[0051][0052]其中，v表示片段，v＝1,
…
,Ns；y
v
为片段v的多项式拟合值；
[0053]反向划分得到的片段的局部去趋势结果表示为：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新能源场站机端动态频率时空相关性分析方法，其特征在于，包括：通过分布式数据采集系统获得动态频率数据，并基于时间同步技术对动态频率数据进行状态同步处理；基于数据窗口移动的多项式逼近去噪方法对处理后的数据进行去噪处理；采用相关系数和最大互信息系数对新能源场站机端动态频率进行空间相关性分析；基于多重分形去趋势波动分析方法对新能源场站机端动态频率进行时间相关性分析。2.如权利要求1所述的新能源场站机端动态频率时空相关性分析方法，其特征在于：所述分布式数据采集系统，包括：经电缆相联的数据采集单元内设采集控制器，实时采集单机组或机群的测量与传感单元获得的数据，分别连接本地监控站和以太网交换机，可从本地监控站和主控计算机接收通道配置与控制指令，同步上传采集数据；上传后的数据经磁盘组存储在时序和备份两组数据库中，可由主控计算机调用开展时空相关性分析或以图表形式打印输出；所述动态频率数据，包括：机端频率值、机端频率变化率、发电机组原始地理参考数据、数据采集点信息。3.如权利要求2所述的新能源场站机端动态频率时空相关性分析方法，其特征在于：所述时间同步技术，包括建立链路、同步报文和自动校准；所述建立链路包括，通信对象识别、同步以太网频率同步和链路参数测量；所述同步报文包括，从时钟向主时钟发送测试数据包，记录发出时刻的从时间戳t1；主时钟收到消息后记录主时间戳t2，并向从时钟返回一个带有主时钟时间戳t3的测试数据包，从时钟收到的对应时间戳记录为t4，则传播路径延时表示为：其中，t
d
为传播路径延时，t
双
为双向路径的不对称延时所述自动校准包括，计算光纤介质不对称系数，实现与光纤长度无关的不对称自动校准，所述光纤介质不对称系数表示为：其中，α为光纤介质不对称系数，t
主从
为光纤的主从链路延时，t
从主
为光纤的从主链路延时。4.如权利要求3所述的新能源场站机端动态频率时空相关性分析方法，其特征在于：所述去噪处理，包括：定义处理前的数据共有2m+1个，通过构建多项式对这组数据进行拟合，所述多项式表示为：原数据点与拟合数据点的残差平方和表示为：
当残差平方和偏导数为0时，通过确定待拟合数据、拟合阶次求得拟合多项式系数，用于求取当前数据窗口内的中心点估计值；5.如权利要求4所述的新能源场站机端动态频率时空相关性分析方法，其特征在于：所述去噪处理，还包括：移动数据窗口，重复去噪操作，第i次降噪后的数据表示为：其中，y为原始数据，y
*
为去噪后的数据，c
i
为第i次的去噪系数，N为该组原始数据的窗口宽度，j为数据样本中的第j项。6.如权利要求1所述的新能源场站机端动态频率时空相关性分析方法，其特征在于：所述相关系数表示为：其中，E为数学期望，D为方差，COV(X,Y)为频率序列X与Y的协方差。7.如权利要求6所述的新能源场站机端动态频率时空相关性分析方法，其特征在于：所述最大互信息系数表示为：述最大互信息系数表示为：其中，p(X,Y)是序列X和Y的联合概率密度分布函数，p(X)和p(Y)分别表示序列X和Y的边缘分布函数，I为互信息系数，mn<N表示在X和Y坐标上划分的网格总数小于N，N一般取样本总量数的0.6次方。8.如权利要求7所述的新能源场...

【专利技术属性】
技术研发人员：王珍意，丁涛，胡斌，叶华，路学刚，董诗焘，卢欣辰，林莉，徐佳宁，张洪基，张晓声，张子玉，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：